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自来水消毒剂中隐含的化学知识教学设计

2022-04-07南利蕊

数理化解题研究·综合版 2022年3期
关键词:真实情境高中化学核心素养

摘要:真实、具体的情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台,为学生化学学科核心素养的培养提供了真实的表现机会.本节复习课以自来水消毒剂的使用发展作为教学情境,构建完整的氯及其化合物的知识框架,形成氯元素的价类二维图,体会从化学学科的视角感受物质转化对生产、生活和社会发展的作用,感受化学学习的意义.

关键词:真实情境;核心素养;自来水消毒剂;高中化学

中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1008-0333(2022)09-0124-03

收稿日期:2021-12-25

作者简介:南利蕊(1989.11-),女,河南省濮阳人,博士,中学二级教师,从事中学化学教学研究.

情境教学的倡导者Brown提出:“知识只有在它们产生及应用的情境中才能产生意义.知识绝不能从它本身所处的环境中孤立出来,学习知识的最好方法就是在情境中进行.”除此之外,《普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)》中明确指出:真实、具体的问题情境是学生化学学科核心素养形成和发展的重要平台,为学生化学学科核心素养的培养提供了真实的表现机会.

本节复习课以此为理论依据,以自来水消毒剂作为情境,体会从化学学科的视角感受物质转化对生产、生活和社会发展的作用,感受化学学习的意义.

1 教学分析

元素化合物是中学化学的重要内容之一,而同元素不同类别物质的转化与其化合价之间的关系更是蕴含在其中的非常重要的知识.在学生已经学习了氯及其化合物的相关知识的基础上,构建围绕氯元素的相关物质及其化合价变化的知识框架;在学生已初步具备从化合价角度分析物质及其变化的能力的基础上,加强学生从化合价角度分析问题并解决问题的能力.

2 设计思路

基于以上分析,将本节课分为以下三个环节(如图1所示),拟达成以下教学目标:(1)通过对自来水消毒剂的发展历程进行分析,会从化学视角对实际的生活现象进行分析;(2)通过对自来水消毒剂的制备及使用发展进行分析,体验宏微结合的思想,感受物质转化过程中的化合价变化,建立氯及其化合物类别变化与化合价变化关系的二维图,发展粒子观、变化观和守恒观.

3 教学过程

3.1 创设情境,关注生活

【引入】我们每天都需要喝水,一些自然水源是不能直接饮用的,从我们家里的水龙头流出的自来水是消毒处理的.自来水为什么要消毒呢?

【信息】大多数水源都会受到细菌、真菌、病毒等多种微生物的污染,而这些常见的细菌、病毒等在水中有一定的存活期,若不进行消毒处理,会对人体造成伤害.

【过渡】既然对自来水进行消毒如此重要,什么物质可作为自来水消毒剂呢?你知道哪些用于自来水消毒的物质?设计意图:用生活中的真实情境引入主题,激发学生的学习兴趣,增强其学习动力,降低复习课的枯燥性.

3.2 深入情境,解决问题

【过渡】很多同学说到了氯气,氯气是怎么制备的呢?看学案任务一(如图2所示).

【任务1-1】写出装置A中的化学方程式.

【问题1-1】装置B的作用是什么?

【问题1-2】装置C中的物质是什么?作用是什么?

【任务1-2】装置D用于收集Cl,将装置D的导气管补充完整.

【任务1-3】写出E中的离子方程式.

设计意图:围绕实验室制备氯气的装置,完成氯气的实验室制法、除杂、收集和尾气处理.

【过渡】Cl有毒,为什么还要往水中通入有毒的Cl消毒呢?

【信息】Cl与水反应生成具有强氧化性的物质,可杀死水中的细菌,所以自来水厂主要利用该性质向水中通氯气来消毒.

【过渡】看学案任务二(如图3所示),探究氯气溶于水的变化.

【问题2-1】实验一的现象表明,氯水具有什么性质?

【任务2-1】用化学用语说明实验二中“红色不褪去”的原因.

【任务2-2】用化学用语表示氯气与水的反应.

【问题2-2】新制氯水中氧化性的微粒有哪些?为什么这些微粒有氧化性?

设计意图:探究Cl溶于水发生的变化,运用化学用语解释实验现象并正确表达,会从化合价角度分析物质的氧化还原性.

【提问】利用氯气给自来水消毒有什么弊端吗?

【学生】 Cl有毒,在储存和使用过程中存在安全隐患;Cl与水反应生成的HClO不稳定,易分解难保存,易失效.

【追問】我们已经知道了利用微粒的强氧化性来进行消毒,并且已经知道氯水中有三种有强氧化性的微粒.这对于制备消毒剂有什么启发吗?

【学生】用次氯酸盐做消毒剂.

【过渡】根据生活经验,了解次氯酸盐的消毒作用,完成任务三.

【信息】家中常用的“84消毒液”的有效成分即是次氯酸钠,将Cl通入冷的稀NaOH溶液中则可制得该消毒液.

【任务3-1】完成该信息中的离子方程式.

【过渡】用Cl和Ca(OH)可以制备的漂粉精,其装置如图4所示.

【任务3-2】漂粉精常用于游泳池的消毒,起消毒作用的是HClO.其中,漂粉精在水中释放HClO的途径如下:

途径一:Ca(ClO)+2HO=Ca(OH)+2HClO

途径二:Ca(ClO)+HO+CO=_+(把反应补充完整).

【问题3-1】池水的酸碱性对漂粉精的消毒效果影响明显,若池水碱性过强, 如何影响漂粉精的杀毒作用?

设计意图:通过实验探究次氯酸盐的制备及消毒原理,会用化学用语解释其中的现象.将生活中随处可见的物质引入化学课堂,更加贴近生活,更能引起学生关注,加深学科印象.

【任务4-1】欧洲一些国家用NaClO氧化浓盐酸来制取ClO,同时有Cl生成,写出该离子方程式.

【问题4-2】某同学推测ClO能与FeSO溶液反应,你认为他的推测是否合理?为什么?

设计意图:根据实际情况,巧妙设置冲突,激发学生的兴趣,继续维持学生的学习动力.

3.3 升华体验,总结提升

【任务】根据学习中出现的含氯物质,建立氯元素的价类二维图,将可以相互转化的物质用箭头连接起来(如图5所示).图5

设计意图:锻炼学生归纳总结的能力,建立氯元素及其化合物的知识的框架,形成化学学科的思维模型.

4 设计反思

本节课运用了实验装置、实验探究、生活经验和文字资料等方式,对自来水消毒剂的制备及其使用发展进行学习,复习了氯及其化合物的相关知识,建立了氯元素的价类二维图,培养了学生从微观角度分析问题的习惯,发展了学生的微粒观、变化观和守恒观.通过引导学生关注真实的情境,引导学生学会从化学学科的独特视角认识并分析生活中的现象,辩证认识化学物质,同时认识到事物在矛盾中的发展变化.

参考文献:

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(2017年版2020年修订)[M].北京:人民教育出版社,2018:2-4.

[责任编辑:季春阳]

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